JP2007265689A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができるバックライトを提供する。
【解決手段】各色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光を混合するための導光路を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に形成することにより、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、均質な所望色温度の光（例えば、白色光）を色混合によって生成するに十分な導光路を確保する。そして、十分に色混合された導光板２１からの出射光を、切欠部２２ｂを備えた反射板２２の作用によって例えば異なる２方向に指向させることにより、空気層２３で広範囲に放射させる。これにより、発光面９ａにおいて、均一に色混合された所定色温度の均一照度の光を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード等の発光素子を光源として用いたバックライトに関する。

近年、液晶装置等のバックライトにおいては、冷陰極蛍光ランプ等に代えて、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いたバックライトが数多く提案されている。ところで、一般に、ＬＥＤは発光色の個体差が大きいため、この種のバックライトでは、複数種類のＬＥＤから出射される光を混合することによって所望の色の光が生成される。

このよう色混合によって所望の光を生成するための技術として、例えば、特許文献１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤの周囲を反射性を持つ透光性円筒体で囲んだ導光体ブロックを光反射板上に配列し、各ＬＥＤからの出射光を透光性円筒体で内部反射させることにより白色混合させる技術が開示されている。
特開２００５−３３９８２２公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術において、各ＬＥＤからの光線を十分に混合させるためには透光性円筒体の高さを高くする必要があるため、バックライトが厚さ方向に大型化する傾向にある。また、この種のバックライトは、各導光体ブロック間での光量が不足しがちな傾向にあり、発光面で均一な照度を得ることが困難であった。

本発明は、厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができるバックライトを提供することを目的とする。

本発明は、前面が開口された扁平な筐体と、前記筐体の開口部に設定された発光面と、発光色の異なる複数種類の光源と、複数種類の前記各光源からの光を入射して色混合させる導光路を前記筐体の背面に沿った奥行き方向に形成するとともに、前記導光路で色混合した光を空気層で放射させて前記発光面に導く導光手段とを具備したことを特徴とする。

本発明のバックライトによれば、厚さ方向に大型化させることなく、十分な色混合が可能であり、しかも、発光面で均一照度の光を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係わり、図１はバックライトの分解斜視図、図２はバックライトの要部断面図、図３はＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図である。

図１，２に示すバックライト１は、例えば、液晶テレビ等に好適なバックライトであり、このバックライト１は、前面が開口した扁平な略箱形形状の筐体２を有する。この筐体２は、例えば、矩形の背面板２ａと、当該背面板２ａの各辺に立設する側壁２ｂとが射出成形によって一体形成された樹脂成型品で構成されている。

この筐体２の内部には、例えば、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として白色光を生成する複数組（例えば、４組）のＬＥＤモジュール５が、筐体２の長手方向に沿って等間隔毎に配設されている。

また、筐体２には、例えば、矩形の開口部６ａが開口するベゼル６が前面側から冠設されている。筐体２とベゼル６との間には、例えば、平面略矩形形状をなす拡散板７と、前面側に拡散シート９を貼着した平面略矩形形状のレンズシート８とが、背面側から順に重畳させた状態で挟持されている。そして、ベゼル６の開口部６ａから外部に露呈する拡散シート９上の領域が、発光面９ａとして設定されている。

ＬＥＤモジュール５は、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇを光源として有する光源ユニット１５と、この光源ユニット１５から供給される各色の光線を混合して発光面９ａに導く導光手段としての導光ユニット２０とを備えて要部が構成されている。

各光源ユニット１５は、例えば、筐体２の長手方向の側壁２ｂ間に保持される細長な短冊状のＬＥＤ基板１６上に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を１組とする２組の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇが実装されて要部が構成されている。

ここで、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、互いに対向する一対の基板保持溝３ａが各ＬＥＤモジュール５にそれぞれ対応して等間隔毎に設けられている。これら各基板保持溝３ａは、筐体２の前面側から背面側（背面板２ａ）に向けて垂下されており、各光源ユニット１５は、各対の基板保持溝３ａにＬＥＤ基板１６の両端部が挿入されることにより、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各光軸が筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に指向した状態で保持される。

各導光ユニット２０は、例えば、その厚さが筐体２の深さよりも十分に薄く形成された細長な略直方体形状をなす導光板２１と、中途が櫛歯状に切り欠かれた平板状の反射板２２とを備えて要部が構成されている。

ここで、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、各基板保持溝３ａの近傍で互いに対向する一対の導光板保持溝３ｂが各ＬＥＤモジュール５に対応してそれぞれ設けられている。これら各導光板保持溝３ｂは、筐体２の前面側から背面側（背面板２ａ）に向けて垂下されており、各導光板２１は、各対の導光板保持溝３ｂに両端部が挿入されることによって筐体２に保持される。これにより、導光板２１の入射面２１ａには、光源ユニット１５の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射面が当接され、各色の光が入射される。また、導光板２１は、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから入射される各色の光線を混合するための導光路を、筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向（具体的には、筐体２の奥行き方向に平行な方向）に形成する。さらに、導光板２１は、拡散板７との間に空気層２３を形成する。

また、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、各導光板保持溝３ｂの近傍で互いに対向する一対の反射板保持溝３ｃが各ＬＥＤモジュール５に対応してそれぞれ設けられている。これら各反射板保持溝３ｃは、筐体２の前面側から背面側（背面板２ａ）に向けて延設されており、各反射板２２は、各対の反射板保持溝３ｃに両端部が挿入されることにより、導光板２１の出射面２１ｂに反射面２２ａが対向した状態で筐体２に保持される。

ここで、図２に示すように、反射板２２の反射面２２ａは、導光板２１の出射面２１ｂから所定距離離間して対向されている。また、反射板２２に等間隔毎に設けられた切欠部２２ｂを通じて、出射面２１ｂの一部は、隣接するＬＥＤモジュール５側に露呈されている。

このような構成において、図３に示すように、光源ユニット１５の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから導光板２１に入射された各色の光は、各々が全反射を繰り返しながら導光路を進行する過程で互いに混合された後、出射面２１ｂから出射する。

そして、出射面２１ｂからの出射光は、反射板２２の作用により、空気層２３で広範囲に放射された後、発光面９ａに導かれる。すなわち、出射面２１ｂからの出射光のうち、反射板２２の反射面２２ａに指向して出射された光線は、反射面２２ａで反射された後、空気層２３を経て拡散板７に入射される。その一方で、反射板２２の切欠部２２ｂに指向して出射された光線は、そのまま、空気層２３を経て拡散板７に入射される。

このような実施形態によれば、各色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光を混合するための導光路を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に形成することにより、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、均質な所望色温度の光（例えば、白色光）を色混合によって生成するに十分な導光路を確保することができる。そして、十分に色混合された導光板２１からの出射光を、切欠部２２ｂを備えた反射板２２の作用によって例えば異なる２方向に指向させることにより、空気層２３で広範囲に放射させることができる。従って、発光面９ａにおいて、均一に色混合された所定色温度の均一照度の光を得ることができる。

次に、図４乃至図６は本発明の第２の実施形態に係わり、図４はバックライトの分解斜視図、図５はバックライトの要部断面図、図６はＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態においては、切欠部２２ｂを備えた櫛歯状の反射板２２に代えて、複数の反射板を導光板２１の出射面２１ｂに対向配置した点が上述の第１の実施形態と主として異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図４，５に示すように、本実施形態において、各導光ユニット２０は、反射板として、例えば、平面略矩形形状をなし反射面３５ａが導光板２１の出射面２１ｂに対して例えば１０度傾斜した状態で対向する第１の反射板３５と、平面略矩形形状をなし反射面３６ａが出射面２１ｂに対して例えば３０度傾斜した状態で対向する第２の反射板３６とを有する。

ここで、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、各導光板保持溝３ｂの近傍で互いに対向する一対の第１の反射板保持溝３３ａと第２の反射板保持溝３３ｂがそれぞれＬＥＤモジュール５に対応して設けられている。本実施形態において、各第１の反射板保持溝３３ａは、筐体２の前面側から背面側に向けて例えば８０度の俯角で側壁２ｂの中途まで延設されており、各第１の反射板３５は、各対の第１の反射板保持溝３３ａに両端部が挿入されることにより、導光板２１の出射面２１ｂに反射面３５ａが１０度傾斜した状態で筐体２に保持される。また、各第２の反射板保持溝３３ｂは、筐体２の前面側から背面側に向けて例えば６０度の俯角で延設されており、各第２の反射板３６は、各対の第２の反射板保持溝３３ｂに両端部が挿入されることにより、導光板２１の出射面２１ｂに反射面３６ａが３０度傾斜した状態で筐体２に保持される。ここで、図５に示すように、反射面３６ａは、第１の反射板３５と背面板２ａとの間隙を通じて出射面２１ｂに対向される。

このような構成において、図６に示すように、導光板２１の出射面２１ｂから出射された光は、第１，第２の反射板３５，３６の各反射面３５ａ，３６ａにより、互いに異なる方向に反射され、空気層で広範囲に放射された後、発光面９ａに導かれる。

これにより、本実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、発光面９ａにおいて、均一の色混合された所定色温度の均一照度の光を得ることができるという効果を奏する。

なお、導光板２１の出射面２１ｂに対向させる反射板の数は２枚に限定されるものではなく、３枚以上の反射板を互いに異なる角度で出射面２１ｂに対向させても良い。

次に、図７乃至図９は本発明の第３の実施形態に係わり、図７はバックライトの分解斜視図、図８はバックライトの要部断面図、図９はＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態においては、筐体２の奥行き方向に平行な導光路を形成する導光板２１に代えて、筐体２の奥行き方向に対して導光路を所定仰角で傾斜させる導光板を用いるとともに、反射板２２を廃止した点が上述の第１の実施形態に対して主として異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図７，８に示すように、本実施形態において、各ＬＥＤモジュール５は、互いに対向配置される第１，第２の光源ユニット５０，５１と、これら各光源ユニット５０，５１に対応する導光路をそれぞれ形成する導光手段として第１，第２の導光板５２，５３とを有する。

第１，第２の光源ユニット５０，５１は、例えば、筐体２の長手方向の側壁２ｂ間に保持される細長な短冊状のＬＥＤ基板１６上に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を１組とする２組の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが実装されて要部が構成されている。

ここで、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、互いに対向する一対の第１の基板保持溝５５ａと第２の基板保持溝５５ｂが各ＬＥＤモジュール５に対応して等間隔毎に設けられている。各第１の基板保持溝５５ａは、筐体２の前面側から背面側に向けて所定俯角で延設されており、各第１の光源ユニット５０は、対向する各対の第１の基板保持溝５５ａにＬＥＤ基板１６の両端部が挿入されることにより、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの光軸を筐体２の背面板２ａに対して所定仰角傾斜させた状態で保持される。また、各第２の基板保持溝５５ｂは、筐体２の前面側から背面側に向けて第１の基板保持溝５５ａとは対称な所定俯角で延設されており、各第２の光源ユニット５１は、対向する各対の第２の基板保持溝５５ｂにＬＥＤ基板１６の両端部が挿入されることにより、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの光軸を筐体２の背面板２ａに対して所定仰角傾斜させた状態で保持される。

第１，第２の導光板５２，５３は、基部側から先端部側にかけて先細りの断面略楔形状をなす光学部材で構成され、その基端面が入射面５２ａ，５３ａとして設定されているとともに、先端面が出射面５２ｂ，５３ｂとして設定されている。また、第１，第２の導光板５２，５３の基部側には、互い違いの位置に切欠部５２ｃ，５３ｃが設けられており、これら切欠部５２ｃ，５３ｃを通じた嵌合によって、第１，第２の導光板５２，５３の基部側は互いに連結されている。

ここで、例えば、筐体２の長手方向の各側壁２ｂの内面には、第１，第２の基板保持溝５５ａ，５５ｂで挟まれた位置で互いに対向する一対の導光板保持溝５５ｃが、各ＬＥＤモジュール５に対応してそれぞれ設けられている。これら各導光板保持溝５５ｃは、筐体２の前面側から背面側に向けて垂下されており、各第１，第２の導光板５２，５３は、一体に連結された状態で、各対の導光板保持溝５５ｃに両端部が挿入されることによって筐体２に保持される。これにより、第１の導光板５２の入射面５２ａには、光源ユニット５０の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射面が当接され、各色の光が入射される。同様に第２の導光板５３の入射面５３ａには、光源ユニット５１の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出射面が当接され、各色の光が入射される。また、第１の導光板５２は、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから入射される各色の光線を混合するための導光路を、筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に対して所定仰角傾斜させて形成する。同様に、第２の導光板５３は、各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから入射される各色の光線を混合するための導光路を、筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に対して所定仰角傾斜させて形成する。すなわち、第２の導光板５３は、第１の導光板５２による導光路と交叉する導光路を筐体２内に形成する。また、第１，第２の導光板５２，５３は、その出射面５２ｂ，５３ｂを発光面９ａに対してそれぞれ所定角度で傾斜対向させる。さらに、第１，第２の導光板５２，５３は拡散板７との間に空気層２３を形成する。

このような構成において、図９に示すように、第１，第２の光源ユニット５０，５１の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから第１，第２の導光板５２，５３にそれぞれ入射された各色の光は、各々が全反射を繰り返しながら導光路を進行する過程で互いに混合された後、出射面５２ｂ，５３ｂから出射する。そして、各出射面５２ｂ，５３ｂが傾斜しているため、これらからの各出射光は空気層２３で広範囲に放射された後、発光面９ａへと導かれる。

このような実施形態によれば、各色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光を混合するための導光路を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に対して所定仰角傾斜させて形成することにより、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、均質な所望の色温度の光を色混合によって生成するに十分な導光路を確保することができる。そして、十分に色混合された第１，第２の導光板５２，５３からの光を、発光面９ａに対して互いに異なる方向に傾斜する出射面５２ｂ，５３ｂから出射させることにより、空気層２３で広範囲に放射させることができる。従って、発光面９ａにおいて、均一に色混合された所定色温度の均一照度の光を得ることができる。

この場合において、特に、各導光板５２，５３を断面略楔形状に形成することにより、導光路を十分に確保しつつ、効率的にバックライト１の薄型化を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係わり、バックライトの分解斜視図 同上、バックライトの要部断面図 同上、ＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図 本発明の第２の実施形態に係わり、バックライトの分解斜視図 同上、バックライトの要部断面図 同上、ＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図 本発明の第３の実施形態に係わり、バックライトの分解斜視図 同上、バックライトの要部断面図 同上、ＬＥＤからの出射光の挙動を模式的に示す説明図

符号の説明

１…バックライト、２…筐体、２ａ…背面板、５…ＬＥＤモジュール、９ａ…発光面、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…発光ダイオード（光源）、１５…光源ユニット、２０…導光ユニット（導光手段）、２１…導光板、２１ａ…入射面、２１ｂ…出射面、２２…反射板、２２ａ…反射面、２２ｂ…切欠部、２３…空気層、３５…第１の反射板、３５ａ…反射面、３６…第２の反射板、３６ａ…反射面、５０…第１の光源ユニット、５１…第２の光源ユニット、５２…第１の導光板、５２ａ…入射面、５２ｂ…出射面、５３…第２の導光板５３ａ…入射面、５２ｂ…出射面、５２ｃ…切欠部

Claims (5)

1. 前面が開口された扁平な筐体と、
   前記筐体の開口部に設定された発光面と、
   発光色の異なる複数種類の光源と、
   複数種類の前記各光源からの光を入射して色混合させる導光路を前記筐体の背面に沿った奥行き方向に形成するとともに、前記導光路で色混合した光を空気層で放射させて前記発光面に導く導光手段とを具備したことを特徴とするバックライト。
2. 前記導光手段は、前記筐体の奥行き方向に対して平行な導光路を形成する導光板と、
   前記導光板の出射面に対向する反射手段とを具備することを特徴とする請求項１記載のバックライト。
3. 前記反射手段は、櫛歯状の切欠を有する反射板であることを特徴とする請求項２記載のバックライト。
4. 前記反射手段は、前記導光板の出射面に対して互いに異なる角度で対向する複数の反射板であることを特徴とする請求項２記載のバックライト。
5. 前記導光手段は、前記筐体の奥行き方向に対して所定仰角で傾斜する導光路を形成するとともに、出射面が前記発光面に対して所定角度で傾斜する導光板であることを特徴とする請求項１記載のバックライト。

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